【正文】 圖 424 受拉工況下的 Z 軸受力分布 (4)[StressTotal Von Mises E。 圖 422 受拉工況下的 X 軸受力分布 (2)[StressXDirection SY Def Shape Only Fact Optional Scale Factor =1 Interpolation Nodes 中 選擇 1 Corner Only Eff Nu for Eqv Strain 的框中不填 OK]，如圖 423 所示。 查看受力結(jié)果： General PostProc Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution X 、 Y、 Z 和總壓力 [20]。 圖 421 連桿受拉工況下的總變形 變形結(jié)果分析： x 方向最大變形為 ， y方向最大變形為 ， z方向大變形為 ，總方向變形為 。 圖 419 連桿受拉工況下的 Y 軸變形 (3)[DOF SolutionTranslation UZ Def Shape Only Fact Optional Scale Factor =1 Interpolation Nodes 中 選擇 1 Corner Only Eff Nu for Eqv Strain 的框中不填 OK]，如圖 420 所示。 (1)[DOF SolutionTranslation UX Def Shape Only Fact Optional Scale Factor =1 Interpolation Nodes 中 選擇 1 Corner Only Eff Nu for Eqv Strain 的框中不填 OK][19]，如圖 418 所示。 ANSYS Main MenuGeneral Postproc Plot ResultsDeformed Shape 選 Def undef edge OK 出現(xiàn)變形 ]，如圖 417所示。 ANSYS Main MenuSolutionApplyStructuralPressureOn Areas [選受力面；選完點(diǎn) OK Apply Pres On Areas As a=Constant value； Value Load Pres Value=(加載的力的大小 )；下個(gè)空添 1； OK][11]，如圖 416 所示。 ： ANSYS Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas[Dick Single list of Items 選擇約束的面“要固定的表面” 點(diǎn) OK 出現(xiàn)約束方向定義 選 ALL DOF； VALUE Displacement value=0]。連桿受壓工況，在連桿小頭內(nèi)側(cè)圓柱面上施加徑向約束，并在小頭端面一側(cè)上施加除徑向外的其余兩方向上的約束 {10}。 (點(diǎn)選 Smart Size 精度設(shè)置在 4～ 6之間 ) (4)[點(diǎn)擊 Set 后：默認(rèn)對 1號零件劃分網(wǎng)格 Element type number=4 SOLID92；Material number=4]。 (點(diǎn)選 Smart Size 精度設(shè)置在 4～ 6之間 ) (2)[點(diǎn)擊 Set 后：默認(rèn)對 1號零件劃分網(wǎng)格 Element type number=2 SOLID92；Material number=2]。這些屬性對有限元分析來說，非常重要，不僅影響到網(wǎng)格劃分，而且最關(guān)鍵的是，對求解的精度影響極大 ，如圖 414所示。 (EX=+11 PRXT= ) (4)點(diǎn)擊 MaterialNew Model... [Define Material ID=4 OK] [Material Model Number1structuralLinearElasticIsotropic]。 (EX=+11 PRXT= ) (2)點(diǎn)擊 MaterialNew Model... [Define Material ID=2 OK] [Material Model Number1structuralLinearElasticIsotropic]。 ANSYS Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Exit/Delete[Library of Element TypesStructuralSolidTet10node 92]，如圖 413 所示。首先將 Pro/E 建立的三維立體模型導(dǎo)入有限元分析軟件 ANSYS 中，軟件就可進(jìn)行如下處理： (1)零件粘接； (2)定義分析類型：結(jié)構(gòu)分析； (3)定義單元類型； (4)定義材料屬性； (5)網(wǎng)格化分。所以 ,有限元計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于計(jì)算模型的準(zhǔn)確性 [8]。在進(jìn)行有限元分析時(shí) ,應(yīng)盡量按照實(shí)物來建立有限元分析模型 ,但對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體 ,完全按照實(shí)物結(jié)構(gòu)來建立計(jì)算模型、進(jìn)行有限元分析有時(shí)會變得非常困難 ,甚至是不可能的 ,因此可進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?1 m a x 39。這時(shí)連桿小頭載荷為： 1 m a x 1 m a x m a x 1 m a x 1 3 2 6 6 5 1 4 2 8 5 .6 3 5 9 1 1 8 3 7 9 .3 6 4 1K z J z JP P P P P N? ? ? ? ? ? ? （ ） 這個(gè)力在小頭內(nèi)孔表面積上產(chǎn)生的壓力為： 39。2m a x 39。 小頭內(nèi)孔表面的面積為： 26 39。本軟件模擬最惡劣的工況進(jìn)行計(jì)算，即把連桿的受力狀態(tài)固定在工況最惡 劣的瞬時(shí)，在連桿的兩個(gè)側(cè)面并無外力作用，化為在靜力作用下的應(yīng)力分析問題來處理 [3]。 圖 411 連桿襯套 最終完成 連桿如 圖 412 所示 。 圖 49 連桿螺栓 體（ a） （ b） （ c） 建立軸瓦及襯套 ，很多過程與上一部分相似，這里不再贅述， 建成的連桿端蓋如圖 410 所示 。 。 。 (1)使用拉伸命令，建立圓柱。 。 圖 48 連桿大頭端蓋 24 建立連桿螺栓 、螺母和墊圈 。 圖 47 連桿體 建立連桿端蓋 建立連桿端蓋的過程比較簡單，很多過 程與上一部分相似，這里不再贅述。定義內(nèi)部草繪，繪制基本曲線，運(yùn)用直線、圓、倒角、剪切等命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料。 23 圖 46 建立螺栓孔 。 ，使用拉伸命令。 圖 45 連桿平切口凸臺 【插入】→【拉伸】命令進(jìn)入。 ，繪制基本曲線，運(yùn)用直線、圓、倒角、剪切等命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料。 ，繪制基本 曲線，運(yùn)用直線、圓、倒角、剪切等 命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料，如圖 44所示。 圖 43 連桿大頭 建立小頭油孔 DTM3 面。 DTM2 面為基準(zhǔn)，向兩邊使用拉伸命令。 ，繪制基本曲線，運(yùn)用直線、圓、倒 角、剪切等命令按照設(shè)計(jì)的尺寸繪制出輪廓曲線，確定后，選擇去材料， 如圖 42所示。 21 。 DTM1 面，選擇菜單中的【插入】→【拉伸】命令進(jìn)入 。 。 選擇菜單中的【插入】→【拉伸】命令進(jìn)入。 建立連桿大小頭及桿身 建立新文件 【文件】→【新建】命令，出現(xiàn)【新建】對話框，在對話框中選擇【零件】→【實(shí)體】，在【文件名】欄中輸入“ lianganti”，不 實(shí)用【缺省模版】，單擊【確定】， 如圖 41所示 。 20 第 4 章 連桿三維模型的建立及有限元分析 根據(jù)上一章已經(jīng)設(shè)計(jì)出來的連桿結(jié)構(gòu)和尺寸，運(yùn)用 Pro/E 進(jìn)行三維建模。 那么 連桿螺栓的屈服強(qiáng)度為： M P 3 1 5 5 3 ??? M P ans 4 0 0 0 ??? ?? 則校核合格。 連桿上的螺栓數(shù)目為 2，則每個(gè)螺栓承受的最大拉伸載荷 ?jP 為往復(fù)慣性力 jP 和旋轉(zhuǎn)慣性力 rP 在氣缸中心線上的分力之和， 即： NPPP rjj 2 0 3 12 13co 0 0 6 74 4 4 7 6 62 co s ?????????? （ ） 軸瓦過盈量所必須具有的預(yù)緊力 1P 由軸瓦最小應(yīng)力 M Pa300~200m in ?? ，由實(shí)測統(tǒng)計(jì)可得 1P 一般為 N65~10 ，取 30N ，由于發(fā)動(dòng)機(jī)可能超速，也可能發(fā)生活塞拉缸，2P 應(yīng)較理論計(jì)算值大些，一般取 m a x2 ~ jPP ?? ）（ ，取 NPP 1 5 2 m a x2 ??? 。 3222 )2 ( mmhBW ????? 計(jì)算 連桿大頭蓋的應(yīng)力為： M P aA AANWIIM 5 8 1 8 1 2 11 4 4 6 3 1 6 19 0 9 4 8 0 1 9 7 41111???????????? 一般發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭蓋的應(yīng)力許用值為 MPa300~150 ，則校核合格。 連桿大頭的強(qiáng)度校核 假設(shè)通過螺栓的緊固連接，把大頭與大頭蓋近似視為一個(gè)整體，彈性的大頭蓋支承在剛性的連桿體上，固定角為 0? ， 0? 通常取 ?40 ，作用力通過曲柄銷作用在大頭蓋上按余弦規(guī)律分布，大頭蓋的斷面假定是不變的，且其大小與中間斷面一致，大頭的曲率半徑為 2C 。 循環(huán)的應(yīng)力幅 a? 和平均應(yīng)力 m? ，在連桿擺動(dòng)平面為 ： M P ax 1a ????? ??? （ ） M P ax 8 12 9 7 02 1m ????? ??? （ ） 在垂直擺動(dòng)平面內(nèi)為 ： MPay 9 2 82 1a ????? ??? （ ） MPay 6 02 9 2 82 1m ????? ??? （ ） 連桿桿身的安全系數(shù)為 ： ma ????????? 1n （ ） 17 式中 ： 1? — 材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限， 21 ~ ??? 2N/mm （ 碳素 鋼），取 21 ??? 2N/mm ； ?? — 材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取 ?? =； ?? —工藝系數(shù)， ~??? ，取 。 則 在垂直于擺動(dòng)平面內(nèi)的合成應(yīng)力為 ： 5 1 7 ???y? MPa x? 和 y? 的許用值為 400~250 MPa ，所以校核合格。此時(shí)連桿在擺動(dòng)平面內(nèi)的彎曲，可認(rèn)為連桿兩端為鉸支，長度為 mml 195? ；在垂直擺動(dòng)平面內(nèi)的彎曲可認(rèn)為桿身兩端為固定支點(diǎn)，長度為 mmll 3 39。 由最大拉伸力引起的拉伸應(yīng)力為： mj fP max1 ?? （ ） 15 式中 ： mf — 連桿桿身的斷面面積， 柴 油機(jī) Af m )~(? ， A 為 活塞投影面積 取 mmDfm 9 5 8 2 ??? ? 。 4331 69312 mmh ???? 則 901052 6523???? ?????? ）（）（? 對于一般發(fā)動(dòng)機(jī)，此變形量的許可值應(yīng)小于直徑方向間隙的一半，標(biāo)準(zhǔn)間隙一般為 ~ ，則校核合格。 則 2 ????? 連桿小頭的疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù) 在制造工況穩(wěn)定情況下，疲勞強(qiáng)度安全系 數(shù)可達(dá)到 左右， 一般約在 ~ 范圍之內(nèi) ，基本符合要求。 ?? ； 計(jì)算 小頭承受的徑向壓力為： ] [ 1] [ 1 p22225222255????????????????）（? N 由徑向均布力 p 引起小頭外側(cè)及內(nèi)側(cè)纖維上的應(yīng)力，可按厚壁筒公式計(jì)算， 外表面應(yīng)力 ： 2dp 22 2221 2 ??????? da? 2/mmN （ ） 內(nèi)表面應(yīng)力 ： dDp 2222221221 ???????? di?2/mmN （ ） i??和a 的允許值一般為 150~100 2/mmN ，校核合格。上述載荷的聯(lián)合作用可 能使連桿小頭及其桿身過渡處產(chǎn)生疲勞破壞，故必須進(jìn)行